一种SUMO-Heparinase I融合酶的可溶性表达与纯化

克隆自肝素黄杆菌（Flavobacteriumheparinum）的肝素酶I（Heparinase I,EC4.2.2.7）广泛应用于低相对分子质量肝素（LMWH,low molecular weight heparin）制备研究。然而,该酶在大肠杆菌表达体系中易形成包涵体,限制了其大量应用。将可溶性配体SUMO（small ubiquitin?鄄like modifier,小泛素类似修饰蛋白质）与C端带有6×His标签的肝素酶基因片段N?鄄端融合表达,菌体总蛋白质和可溶性蛋白质SDS?鄄PAGE电泳表明,N端融合SUMO的肝素酶I可溶性表达比率显著提高;通过镍?鄄亲和柱层析得到均一纯化的融合肝素酶I,融合酶酶学性质表明该融合酶可直接应用于肝素降解而无需切除SUMO标签,为肝素酶I的广泛应用提供了良好的技术基础。     

重组融合蛋白MBP-BSH 在大肠杆菌中的表达及其纯化、功能鉴定

选择IF2融合标签,另选择含SUMO、GST、NusA和MBP融合标签的质粒构建表达载体。SDS-PAGE电泳结果显示,重组菌Escherichia Rosetta(DE3) (pLS932-BSH)的诱导表达细胞提取液上清出现了明显的融合蛋白MBP-BSH条带,经诱导表达条件优化后,MBP-BSH可溶性大幅度提高。用Ni-NTA Resin和Amylose Resin分别进行目标蛋白纯化,结果显示前者效果更好,并且C端融合His-Tag更有利于其与Ni离子结合,MBP-BSH蛋白纯化量更大,杂带更少。茚三酮显色反应测定酶活力,结果显示纯化后的MBP-BSH的酶比活力为2.4282U/mg。     

His-tag对亚油酸异构酶在大肠杆菌中可溶性表达的影响

为了研究6×His-tag对来源于痤疮丙酸杆菌的亚油酸异构酶(PAI)可溶性重组表达的影响,我们构建了三种大肠杆菌重组菌株,表达了三种重组PAI:C端带有His-tag亲和标签、N端带有His-tag亲和标签和不加His-tag亲和标签。通过SDS-PAGE和Westernblot分析重组蛋白表达情况,并利用气相色谱检测酶活。实验结果表明:在相似的诱导表达条件及生长状态下,三种大肠杆菌重组菌株均成功表达了具有亚油酸异构酶活性的重组蛋白质,三种重组PAI的表达总量相当,6×His-tag的融合表达促进了PAI蛋白质包涵体的形成,而C端6×His-tag带来的影响最大。     

重组大肠杆菌生产多形拟杆菌肝素酶I的发酵优化

以实验室前期构建的N端融合SUMO标签的多形拟杆菌肝素酶I(SUMO-Bt-Hep I)生产菌株重组大肠杆菌Rosetta(DE3)/pE-SUMO-Bt-HepI为研究对象,通过单因素确定其最佳表达条件:诱导温度25℃、诱导剂浓度0.4 mmol/L、诱导时间12 h;首先通过Plackett-Burman试验,筛选出培养基中3个主要影响酶活的因素:葡萄糖、酵母提取物和蛋白胨。并通过响应面试验确定最佳培养基为:葡萄糖9.52 g/L,酵母提取物9.61 g/L,蛋白胨19.92 g/L,硫酸铵4 g/L,磷酸氢二钠18 g/L,磷酸二氢钾3 g/L,硫酸镁5 g/L。在此最佳培养基下发酵酶活预测可达55133IU/L,3次验证试验获得的SUMO-Bt-HepI酶活力平均为56961 IU/L,与理论预测值接近,比优化前(24215.9 IU/L)提高了2.3倍。通过5 L发酵罐的分批补料扩大培养得到的最高发酵酶活为3.937×10~5IU/L,比摇瓶提高了6.91倍,这是目前报道发酵生产肝素酶I的最高水平,对工业化应用具有一定的指导意义。     

栓菌漆酶的异源表达及重组酶碳端和氮端组氨酸标签修饰对酶学特性的影响

以来源Trametes sp.C30 的LAC3漆酶基因为研究对象,通过引物设计进行突变,在其C端和N端进行延长,分别引入6 个组氨酸标签,并异源表达于酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae中,将获得的重组酶进行比较发现漆酶末端氨基酸序列的改变对酶学性质的影响较大。C端引入组氨酸标签的重组酶的表达量不受影响,但是在N末端引入组氨酸标签的重组酶表达量只有LAC3的一半。添加组氨酸标签的融合蛋白对ABTS和SGZ两种底物的亲和力得到增强。而在酸碱稳定性耐受方面,与LAC3相比,N末端氨基酸的改变使其在酸碱稳定性方面得到了增强,中碱性条件下仍能保持较佳活性。C端和N端可塑性的研究对于漆酶新性状的获得具有重要意义。     

一种新型黄原胶裂解酶的异源表达及酶学性质表征

黄原胶裂解酶是一种黄原胶修饰酶,对黄原胶的改性及新型黄原胶寡糖的制备具有十分重要的意义。本实验从一株性能优良的黄原胶降解菌Microbacterium sp.XT11中首次克隆出黄原胶降解酶编码基因xly。该基因编码理论分子量为122027 u的蛋白质,其N端含有一条35 aa的分泌信号肽,C端含有一段392 aa的碳水化合物结合域CBM。随后,在去除分泌信号肽及CBM的截短酶的N端融合了谷胱甘肽巯基转移酶亲和纯化标签(GST),所形成的融合蛋白XLY-GST能够在大肠杆菌BL21(DE3)中高水平可溶表达。纯化的XLY-GST表现出与天然黄原胶裂解酶一致的酶学性质,其最适作用温度为40℃,最适p H为6.0,对碱性环境具有一定的耐受力(最高耐受p H10.5)。Ca2+和Mn2+对该裂解酶有显著地激活作用,而Cu2+则对该酶有一定的抑制作用。XLY-GST对黄原胶侧链的乙酰基和丙酮酸基团修饰程度表现出较高的特异性。本实验所取得的研究结果对黄原胶裂解酶的制备及黄原胶侧链修饰的研究奠定了基础。     

藤黄微球菌过氧化氢酶基因在大肠杆菌中的重组与表达

目的应用基因重组技术在大肠杆菌中高效表达藤黄微球菌过氧化氢酶(catalase,CAT)。方法从藤黄微球菌DNA中获得CAT编码基因,并应用pProEx-HTa质粒构建融合表达载体并表达和检测活性。结果通过融合表达获得可溶性带6×His标签重组蛋白,该蛋白经过Ni-NTA纯化后可获得活性物质。结论从大肠杆菌表达体系中表达了具有生物活性的CAT。     

小鼠核糖核酸酶抑制剂异源高效可溶性表达、纯化及活性研究

为获得高效可溶性表达的小鼠核糖核酸酶抑制剂(MRNI),本文通过构建含SUMO、IF2、GST、NusA、MsyB、Trx和 MBP融合标签的重组表达载体,以大肠杆菌BL21(DE3)作为宿主菌进行自诱导(auto-induction,AI)表达,利用MagNi磁珠检测及电泳分析MRNI的表达状况,并对其培养温度及时间进行优化,同时,与其他公司核糖核酸酶抑制剂(RI)活性进行对比。结果表明,重组菌BL21(DE3)(pNBEⅡ-MRNI)诱导表达的可溶性融合蛋白IF2-MRNI的产量最高,最适诱导条件为37 ℃,诱导培养6 h,20 ℃培养24 h。磁珠纯化后获得的融合蛋白IF2-MRNI浓度为3621.3 mg/L,检测其酶活性约为40 U/μL。该酶具有抑制RNase A活性,防止RNA被降解的作用,为RI的生产及应用提供理论基础。     

重组融合蛋白MBP-PAI的表达、纯化及酶活测定

为了解决亚油酸异构酶(Linoleic Acid Isomerase,PAI)在大肠杆菌中形成包涵体的问题,选择麦芽糖结合蛋白(Maltose-Binding Protein,MBP)标签和低温诱导表达系统pColdV,构建了大肠杆菌重组表达菌株E.coli BL21(pCold-Mpai),并对其诱导表达条件进行了优化。SDS-PAGE电泳结果显示,融合蛋白MBP-PAI成功表达,重组菌的最佳诱导表达条件为:诱导温度15℃、IPTG添加量0.1 mmol/L、诱导时间12 h,在该诱导条件下,与未融合MBP的PAI相比,MBP-PAI的可溶性表达量为后者的18倍、酶活为后者的1.5倍。经过MBPTrap HP亲和层析柱纯化后,MBP-PAI纯蛋白质的比酶活为1.58 U/mg,能够转化亚油酸形成反10,顺12-共轭亚油酸。     

融合蛋白Trx-T4 DL可溶性表达、纯化与其生物活性应用

构建含SUMO、IF2、GST、NusA、MsyB、Trx和MBP融合标签的重组表达载体,转化到大肠杆菌E.coli Transetta (DE3)中进行自诱导(auto-induction,AI)表达,以提高T4 DNA连接酶(T4 DL)的表达产量。通过磁珠法检测融合蛋白的可溶性表达情况,10% SDS-PAGE电泳结果显示,重组菌Transetta (DE3)(pNBEVⅡ-T4 DL)诱导表达的可溶性融合蛋白Trx-T4 DL的产量最多,经诱导培养条件优化后,Trx-T4 DL的可溶性大幅度提高,确定了最佳诱导条件为30℃、装瓶量50 mL/250 mL、接种量2‰、pH7。分别用镍柱和MagNi磁珠纯化重组菌破碎后上清中的融合蛋白Trx-T4 DL,结果显示后者纯化效率更高,最终获得的融合蛋白浓度为1700.462 mg/L。与其他公司T4 DL活性进行比较,检测其酶活性约为500 U/μL,并使其成功应用于低背景重组克隆载体构建中,为融合蛋白Trx-T4 DL的生产及应用提供理论基础。     

地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶Ⅰ 型的克隆表达及其在降低薯条中丙烯酰胺的应用

将L-天冬酰胺酶Ⅰ型酶基因克隆并实现其在大肠杆菌中表达。重组酶活力为(63.64±3.18) IU/mL,比活力为945.79 IU/mg,最适催化反应条件为45℃、pH 10.0。45℃处理12 h后,重组酶的相对酶活力仍大于90%。该酶无谷氨酰胺催化能力,具有23.38%的D-天冬酰胺活性,其对L-天冬酰胺的K_m值为12.19 mmol/L,最大反应速率V_(max)为2.69 IU/mL。此外,将L-天冬酰胺酶Ⅰ型应用于油炸薯条中,处理后的样品中丙烯酰胺含量降低58.39%。研究表明,地衣芽孢杆菌L-天冬酰胺酶Ⅰ型具有应用于食品加工工业的潜力。     

黄杆菌肝素酶I基因的克隆与表达

目的克隆并表达黄杆菌肝素酶I(HepI)基因。方法通过PCR从黄杆菌基因组DNA中扩增黄杆菌HepI基因,验证后插入到表达质粒pET-22b中构建表达载体,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)进行蛋白质表达,并用Azure A法测定酶活性。结果PCR扩增得到序列正确的HepI基因,并将该基因成功插入到pET-22b表达载体中。重组质粒转入E.coli BL21(DE3)后表达的蛋白质经SDS-PAGE分析,与目的蛋白质的相对分子质量基本一致,其活性约为50 U/LA600。结论克隆并成功表达了黄杆菌HepI基因。     

糖基转移酶UGT73C5在大肠杆菌中的可溶性表达研究

络塞是一种抗高原反应药物的主要活性成分，可通过尿苷二磷酸糖基转移酶UGT73C5催化肉桂醇糖基化反应合成。然而UGT73C5在大肠杆菌宿主中可溶性表达极差，严重限制了其工业应用。该研究分别通过与分子伴侣共表达和与助溶蛋白标签融合表达的方式，提高UGT73C5在Escherichia coli BL21(DE3)中的可溶性表达。结果显示，除质粒pKJE7外，与分子伴侣质粒pG-KJE8、pGro7和pG-TF2共表达后均可提高UGT73C5酶活力，分别为原始酶活力(18.56 U/g细胞)的1.27、1.18、1.37倍。此外，利用硫氧还蛋白(thioredoxin, Trx)和谷胱甘肽巯基转移蛋白(glutathione S-transferase, GST)两种助溶蛋白标签，构建的融合酶Trx-UGT73C5和GST-UGT73C5的酶活力为原始酶活力的1.45、2.54倍，且纯化后的比酶活力为原始酶的80%～90%。最后，在2 mmol/L肉桂醇合成络塞的反应中，相同浓度细胞破碎液(粗酶)融合酶GST-UGT73C5比原始酶催化效率更高，4 h后转化率可以达到90%以上，最终转化率...     

分泌表达苹果酸乳酸酶的大肠杆菌系统的构建

苹果酸乳酸酶(简称苹乳酶)是果酒生产过程中苹果酸乳酸发酵(简称苹乳发酵)的关键酶。为了构建分泌表达苹乳酶的大肠杆菌表达系统,作者通过融合PCR将信号肽基因(487bp)和苹乳酶基因(1 623bp)的编码序列连接在一起,将融合片段(2110 bp)克隆到表达质粒pET28a(+)上并转化大肠杆菌,得到阳性克隆子。IPTG诱导阳性克隆子后可得到相对分子质量约为60 000左右的蛋白质,利用HPLC可在其发酵上清液中检测到240.7 mg/L的L-乳酸。这说明成功构建了分泌表达苹乳酶的大肠杆菌系统,该菌株的获得将为苹乳酶的研究和应用提供了技术平台。     

融合短肽促进碱性果胶酶的高效表达

碱性果胶酶(PGL)是一种重要的工业酶,广泛应用于食品、纺织和造纸等行业。作者将6种双亲短肽(SAP)融合至PGL N端,以期提高PGL在大肠杆菌中的分泌表达效率。得到一株高产菌株PGL-S1,胞外酶活由129.65 U/m L提高到535.47 U/m L,其他5种短肽则酶活降低。通过SDS-PAGE检测发现,PGL-S1的表达量并没有多大变化,推测可能是催化效率提高引起酶活提高。分析双亲短肽的疏水性指数发现,SAP1的疏水性不同于其他短肽,疏水性是蛋白质发生聚集的主要作用力,能够固定N、C末端,加强与底物的相互作用。推测PGL-S1融合蛋白的表面疏水性提高,促进了对底物的催化效率,具有巨大的工业应用潜力。     

黄杆菌肝素酶Ⅰ基因的克隆与表达

目的 克隆并表达黄杆菌肝素酶I(HepI)基因.方法 通过PCR从黄杆菌基因组DNA中扩增黄杆菌HepI基因,验证后插入到表达质粒Pet-22b中构建表达载体,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)进行蛋白质表达,并用Azure A法测定酶活性.结果 PCR扩增得到序列正确的HepI基因,并将该基因成功插入到Pet-22b表达载体中.重组质粒转入E.coli BL21(DE3)后表达的蛋白质经SDS.PAGE分析,与目的蛋白质的相对分子质量基本一致,其活性约为50 U/LA600.结论 克隆并成功表达了黄杆菌HepI基因.     

黄杆菌肝素酶Ⅰ基因的克隆与表达

目的 克隆并表达黄杆菌肝素酶I(HepI)基因.方法 通过PCR从黄杆菌基因组DNA中扩增黄杆菌HepI基因,验证后插入到表达质粒Pet-22b中构建表达载体,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)进行蛋白质表达,并用Azure A法测定酶活性.结果 PCR扩增得到序列正确的HepI基因,并将该基因成功插入到Pet-22b表达载体中.重组质粒转入E.coli BL21(DE3)后表达的蛋白质经SDS.PAGE分析,与目的蛋白质的相对分子质量基本一致,其活性约为50 U/LA600.结论 克隆并成功表达了黄杆菌HepI基因.     

肝素黄杆菌肝素酶Ⅰ的纯化

目的研究肝素黄杆菌素酶Ⅰ的纯化方法.方法在中性低离子强度的磷酸盐缓冲液中,肝素酶能分别与DEAE和CM离子柱结合.基于此现象,提出了一种简便的肝素酶纯化工艺.结果粗酶液通过羟基磷灰石吸附-解吸附处理、DEAE-FF柱层析、CM-纤维素柱层析可获得电泳纯的肝素酶Ⅰ.其比活为70.18U/mg蛋白,纯化倍数为159.5,酶活回收率13.4%.结论此纯化工艺比较简单,可获得电泳纯的肝素酶Ⅰ.     

氨基甲酸乙酯水解酶可溶性表达及其酶学性质研究

氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate, EC)是一种主要存在于发酵食品和酒精饮料中对人体有潜在致癌性的有害物质,EC水解酶能够有效地消减EC,但其存在异源表达量较低、乙醇耐受性较差等问题。该研究结合计算机辅助改造与基于机器学习的融合标签设计等手段对赖氨酸芽孢杆菌来源的EC水解酶进行改造及优化。首先利用PROSS计算程序改造EC水解酶提高其乙醇耐受性,其次基于支持向量机回归的机器学习模型设计促溶标签提高其可溶性表达。基于PROSS筛选获得了组合突变体S21E/H197Y/Q328C/P348I(EC4),其酶活力相较于野生型提高了1.55倍,20%(体积分数)乙醇条件下的相对酶活力较野生型提高了约2.56倍。进一步筛选了合适的短促溶标签获得可溶性表达提高最多的是SVM1-EC4,其酶活力约为野生型的1.82倍,15%(体积分数)乙醇下的相对酶活力是野生型的3.99倍,且在模拟酒样中水解EC效果是野生型的2.07倍。总之,计算与融合标签相结合对EC水解酶进行改造能够有效地提高其可溶性表达及乙醇耐受性,为其工业应用提供了一定的理论依据和技术基础。     

米黑霉脂肪酶基因的高效表达及活性测定

为了实现米黑霉脂肪酶(Rhizomucor miehei Lipase,RML)基因在大肠杆菌中的高效表达,并得到大量的具有生物活性的脂肪酶,首先通过3种方式提高RML在大肠杆菌中可溶性蛋白的表达量:1)低温诱导(16℃)RML表达;2)新型分子伴侣(Skp)与RML N端融合表达;3)载体pET32a上的Trx·tag与RML N端融合表达.其次对各蛋白质进行纯化及活性测定,各种条件得到的RML比活在(226±10～247±10) U/mg.蛋白质表达结果显示:经低温诱导RML的效果最好,纯蛋白质量浓度为0.86 mg/mL,表明诱导温度是影响可溶性蛋白质表达量的关键因素;活性测定结果表明,Skp和Trx· tag与目的基因N端的融合没有影响RML活性中心(C末端)对底物的结合和催化能力.因此,RML不仅在大肠杆菌中得到高效表达,并且保持原有生物学活性,在工业生产中有应用价值.